单片机在制作机器人方面的应用.docVIP

精品论文 参考文献 单片机在制作机器人方面的应用 江苏常州技师学院 江苏 常州 213000 【摘 要】机器人工程属于具有综合性质的科学，其能够将机械理论、自动控制、电子技术等学科全面涵盖。目前，智能机器人运用单片机技术仍没有较为深入的研究，随着逐渐完善单片机控制系统，在智能机器人的研究工作中有着越来越重要的作用。 【关键词】单片机；制作机器人；技术应用 引言 单片机控制技术可以将外部总线、内部总线以及内存、CPU等系统全面提供，同时还可以在外部总线系统中为外围设备提供定时器和通讯接口等。一些单片机技术还可以把网络、图像、声音等进行集成，从而实现强大且全面的控制系统。 一、智能机器人使用技术简介、制造技术 机器人的定义是多种多样的，究其原因是它具有一定的模糊性。一套机器人主要包括： （1）机械设备，比如可以与周边环境进行互交的车轮盘平台、手臂或者别的装备。 （2）设备上面或周围的传感器，可感知周边环境并向装备提供有用信息反馈。 （3）根据设备运行情况处理传感输入，并且按照实际情况控制系统执行指定动作。 机器人的最原始形式是工业机器人，它可以有效地提高产品的产量和质量，能够很有效的改善人们的劳动条件，在装配、切割、焊接、除锈、喷漆等方面得到广泛的应用，可以预计在不久的将来社会中，机器人必将会得到广泛应用和发展，这是必然的发展趋势和根本结果。 研究机器人的专家们，从应用需要出发将机器人分成了两大类，即工业机器人和特种机器人。所谓工业机器人就是为工业制造业多关节机械手或多自由度机器人，而特种机器人则是除上述工业机器人之外的、用于非制作业并服务于人类的各种先进机器人。当前，国际上研究机器人的学者们，从应用需要出发，将机器人也同样分成两类：制作环境下的工业机器人和非工业制造环境下的服务与仿生机器人。 二、单片机在制作机器人方面的应用 1、控制系统 机器人的一系列动作的完成需要应用多舵机分时控制的原理。具体而言，需要给每一个舵机定义一个角度所对应的脉宽变量，同时要赋予初始值为舵机的中间角度，此外还需要给定时器设定初值，也就是舵机PWM波脉宽初值。当每次定时器时间到产生溢出中断，进入中断服务子程序后，首先需要把所有的舵机控制输出口拉低清零，然后给某一位置高，并赋予PWM脉宽的定时时间，最后移位使下次进入中断时给下一位置高，也就是把时间片传递到了下一个舵机的驱动。 舵机的运行过程需要从电源吸纳较大的电流，如果舵机和单片机控制器用同一个电源，舵机与单片机控制器可能产生较大的干扰。所以，舵机和单片机控制器应用两个电源进行供电，两者不共地，通过光耦进行隔离，同时舵机的供电电源尽量选用输出功率较大的开关电源。舵机控制器占用单片机的一个SCI串口。串口用来接收上位机传送过来的控制命令，从而调节通道输出信号的脉冲宽度。 2、机械系统结构 有很多方式移动的机器人，但是大致分两种：车轮式和足步式两种，车轮式移动方式的机器人系统技术比较成熟，控制技术容易，足步式控制技术困难较大，但是随着传感器技术、微控制器的日益发展，足步式移动机器人也有了巨大发展。 轮式机器人的总体结构比较简单，主体有圆形底座，长方形保护壳与摄像头等，底座选用8MM厚铝板，轮子、电机以及传动装置和码盘等均固定其上。保护壳是3MM的铝板，并固定有铝制型材作为支架，里面装有控制驱动的印刷线路板、供电电源模块，四个12V蓄电池，两个提供给电路，另两个给直流伺服电机供电。 3、超声波传感器检测电路 超声波传感器电路的主要功能是距离测量，超声波传感器电路主要是由超声波发射电路以及接收电路组成。 超声波接收电路主要采用集成电路CX20106A，其是一种红外线检波接收的专用芯片，通常应用于电视机的红外遥控接收器。红外遥控常用的载波频率38kHz和测距的超声波频率40kHz比较接近，因此可采用它制作超声波接收电路。实验证明，用CX20106A接收超声波具有较强的抗干扰能力和灵敏度。CX20106A的第5脚电阻决定着所接收的中心频率，220kOmega;电阻决定了其接收的中心频率为40kHz。若CX20106A接收到40kHz的信号时，则会在第7脚产生一个低电平下降脉冲，这个信号能够接到单片机的外部中断引脚当作中断信号输入。 4、驱动模块电路 单片机控制技术应用于智能机器人的系统中，驱动模块电路起着非常重要的作用，其主要功能是把弱电流信号